ProjetDidabio-11-Chatelain-Ebona-Gern

Canevas pour le DidaBioloProjets-11 dans le cadre des ateliers de didactique de la biologie 2ème à l'IUFE

Canevas pour projet en Didactique de la biologie 2ème année DidaBioloProjets-11

Anne CHATELAIN
Paul EBONA
Fabrice GERN

Les relations trophiques en milieu marin

Objectifs

Notions à acquérir: niveaux, chaînes et réseaux trophiques, effets anthropiques sur l'équilibre des écosystèmes, modèle proie-prédateur. Idéalement, à la fin de la séquence, les élèves devraient pouvoir définir ces notions et surtout avoir une vision cohérente du fonctionnement d'un écosystème.

Démarches exercées: à la fin de la séquence, l'élève devrait être capable de:

1. S'informer, relever, relier, comparer des informations provenant de documents scientifiques.
2. Formuler des hypothèses.
3. Communiquer, argumenter, expliquer.

Contexte curriculaire

Cycle d'orientation, 9ème, chapitre "écologie"

Situation-problème

Amorce

2 photos:

photo 1: photo d'une affiche (type wwf ou greenpeace) pour la protection des requins

photo 2: photo d'un surfer victime d'une attaque de requin...

question distribuée aux élèves: Pourquoi protéger les requins?

Obstacles conceptuels visés.

Difficulté pour les élèves à passer outre la réaction initiale, qui devrait légitimement condamner la protection des requins, et à entamer une réflexion sur cette situation problème. Une réaction trop émotionnelle est attendue et l'enseignant aura pour tâche d'encourager les élèves à la surpasser pour entamer une réflexion critique.
Intégration de plusieurs connaissances fragmentaires (Niveaux trophiques, réseaux trophiques, écosystèmes, etc...) en un modèle théorique.
Complexité de comparer des documents différents (articles scientifiques et articles de presse).

Questions attendues

Pourquoi certains requins attaquent-t-ils l'Homme?
Qu'est ce qui menace les requins?
Quels sont les requins menacés?
Quel est le rôle des requins dans l'écosystème (milieu marin)?
Que se passera-t-il si les requins venaient à disparaître?

Déroulement de la séquence

2 x 45 minutes:

1. Les élèves travaillent seuls et doivent formuler par écrit au moins une hypothèse qui permette de répondre à notre question d'origine: "Pourquoi protéger les requins?". L'enseignant informe les élèves que toutes les productions écrites seront relevées à la fin de la deuxième heure.

2. Ils forment des groupes de 2 ou 3 élèves et ils confrontent leurs hypothèses. Suite à ces échanges, chaque élève réécrit son hypothèse logiquement améliorée voir complètement changée.

3. L'enseignant donne une liste d'articles comprenant des sujets divers (attaques, massacre, protection et biologie des requins et chaînes alimentaires)et demande à chaque groupe de choisir 2 à 3 articles de cette liste (un par élève du groupe) afin de pouvoir répondre à leurs hypothèses.

4. Chaque élève du groupe lit un article qu'il résume ensuite oralement aux autres membres du groupe. Une fois tous les articles présentés au sein des groupes, l'enseignant annonce que chaque élève doit écrire un texte qui réponde de manière argumentée à son hypothèse (que l'élève a encore la possibilité de réécrire ou de corriger) et que ce texte sera ramassé et évalué de manière formative.

NB: Lors de cette première séance, l'enseignant distribue aux élèves les documents de travail (fiche d'activités contenant la situation problème, les articles scientifiques sur la problématique des requins et la chaîne alimentaire). L'enseignant constitue les groupes d'élèves, clarifie l'énoncé de la situation-problème et certains mots ou termes scientifiques aux élèves, gère le temps de la séquence et annonce les différentes étapes aux élèves.

2 x 45 minutes

5. Institutionnalisation par l'enseignant qui répond à la question de la situation problème en traitant des notions de niveaux, chaines, réseaux trophiques et du modèle proie-prédateur, sous forme d'un cours magistral ainsi que par la projection de quelques séquences choisies du film "Shark Water".

Planification dans l'année

2 premières périodes de 45 minutes: semaine du 21 mars 2011
2 dernières périodes de 45 minutes: semaine du 28 mars 2011

Evaluation

L'évaluation aura un caractère formatif et se concentrera sur les deux points du document final rédigé par chaque élève (hypothèse et texte).

Les démarches suivantes seront testées:

i) formuler des hypothèses
ii) communiquer
iii) s'informer
iv) relever
iv) argumenter
v) expliquer

Critères d'évaluation, (démarches testées), (indicateurs):

Hypothèse:

Pertinence, (i;ii;iii),(lien avec la question initiale(1pt), évolution/amélioration entre l'hypothèse initiale et finale (1pt))

Texte:

Lien(s) avec les articles lus, (iii),(apport théorique provenant des articles sélectionnés (1pt), vocabulaire scientifique présent (1pt))
Lien avec l'hypothèse (i),(le texte doit être en lien avec l'hypothèse retenue et chercher à la confirmer (ou à l'infirmer) (1pt))
Argumentation, (iv), (le texte doit présenter des arguments de manière claire et ne pas être doctrinal(1pt))
Clarté, (v), (le texte doit être écrit dans un français correcte et avoir une structure compréhensible (1pt))

Les notions seront testées ultérieurement, après institutionnalisation, leur évaluation ne sera donc pas analysée ici.

Passation en classe : observation

Observations classe 9ème Paul EBONA:

La passation de la séquence en classe lors des deux (2) premières périodes de 45 minutes: semaine du 21 mars 2011, a permis de faire les observations suivantes:

Par rapport aux questions attendus: La lecture de la question initiale, a suscité des questions auprès des élèves:

En plus des questions inattendues telles que:

Les Requins sont-ils des prédateurs?
N'est-il pas normal que les requins s'attaquent à l'Homme lorsque ce dernier s'éloigne trop de la côte?

Par rapport aux démarches: Les élèves ont dans leur grande majorité pu exercer les démarches(formuler des hypothèses, communiquer, s'informer, relever, argumenter, expliquer). Cependant, lors la formulation de l'hypothèse un petit nombre d'élèves a eu de la peine à exercer cette démarche (A la place d'une hypothèse, ils formulaient plutôt une question ou une affirmation sans rapport avec la question départ).

Observations classe 9ème Anne Chatelain:

Lors de la présentation de la situation problème, l'enseignante et les élèves se sont demandés si la formulation de la question de départ ne dirigeait pas trop la réponse. Nous avons essayé de nous questionner avec "faut-il protéger les requins" au lieu de "pourquoi protéger les requins". Les élèves ont fait remarquer que cette deuxième manière de formuler la question orientait la réflexion dans le sens de protéger les requins. De plus, deux élèves ont affirmé qu'ils auraient répondu par la négative avec la formulation de départ de notre situation problème: "faut-il protéger les requins". Ce qui démontre toute l'importance de la formulation d'une question dans l'amorce d'une situation-problème.
Certains élèves, bien informés, ont tout de suite compris le cheminement que nous voulions qu'ils empruntent. D'où un questionnement limité.
La consigne de résumer un article lu à son partenaire a été mal effectuée. Les élèves ne se sont pas transmis leurs connaisssances.
Le sujet a été très accrocheur.

Observations classe 9ème Fabrice GERN:

La question de départ a été: "Faut-il protéger les requins" (remarque: cette question diffère de la question initialement prévue: "pourquoi protéger les requins?")
La situation problème telle que présentée a constitué une accroche très forte pour les élèves qui se sont immédiatement intéressé à la question et mis au travail de manière individuelle.
Lors des phases 3 et 4, la qualité du travail fourni et l'implication des élèves (lecture des articles scientifiques et résumés aux pairs) a été grandement influencée par la dynamique des groupes (qui furent formés au hasard). Ainsi, des élèves habituellement investis et motivés dans leur travail ont se sont laissé démotiver par l'ambiance de leur groupe, la réciproque a aussi été observée.
Certains élèves n'ont su tirer profit du travail de groupe pour enrichir leur production personnelle et se sont au contraire laissés influencés par les rapports de pouvoir régnant au sein des groupes pour voir leur production personnelle graduellement s'appauvrir sous l'effet de la recherche d'un consensus avec les autres membres du groupe.

Observations faites dans les différentes classe:

Nous avons constaté de manière récurrente que les élèves avaient de la peine à résumer un article lu et à le communiquer à ses camarades. Ce constat, nous a amené à nous poser la question suivante: N'avons-nous pas surestimé la capacité de nos élèves de 9ème année pour une telle démarche? Sont-ils assez préparés, voire assez mûrs cognitivement pour appréhender cette démarche?
La mise en oeuvre de cette situation-problème a laissé observer une implication et une appropriation complète du sujet par les élèves, qui ce sont immédiatement mis au travail.
Cette situation problème a suscité un bon questionnement

Observations et analyse

Observations du dispositif

Notre amorce visuelle a été présentée sans introduction à nos élèves.
La puissance évocatrice d'une photo du membre amputé d'une surfeuse (ou d'un surfeur) en maillot de bain a eu pour effet de mobiliser d'emblée l'attention de nos élèves. Il est évident que des deux photos de notre amorce, cette image a monopolisé pendant les premiers instants toute l'attention des élèves. Il nous semble également que nombre d'entre eux furent quelque peu ébranlés par la dureté de cette image. Cette accroche puissante les à poussé à s'interroger spontanément sur l'autre illustration de notre amorce: un logo d'une organisation "officielle" (ou du moins probablement perçue comme telle par la majorité des élèves) militant pour la protection des requins.
Tout aussi naturellement, tous les élèves ont ensuite lu la question qui était indiquée au bas de ces deux illustrations ("Pourquoi protéger les requins?).

Nous pensons pouvoir affirmer que notre amorce était assez simple et évocatrice pour permettre à tous les élèves de s'approprier de manière individuelle la situation questionnante que nous souhaitions leur soumettre.

La formation de groupes de 3 à 4 élèves et la communication entre les membres du groupes connu des succès divers selon les classe et les groupes. Si pour certains les échanges oraux furent réellement productifs et constructifs, il nous faut souligner avoir observé des rapports de pouvoirs avec des effets néfastes de meneurs à l'intérieur de certains groupes. Dans ces cas, les productions individuelles des élèves on connu parfois des évolutions qualitativement négatives avec la formation des groupes.

Analyse du dispositif

Notre séquence est-elle vraiment une situation problème? Pour tenter de répondre à cette question, nous utilisons les "critères essentiels définissant une situation-problème" (De Vecchi,G., et al. (2002)):

A-t-elle du sens? Oui, les élèves se sentent interpellés et concernés. Ils et se sont globalement mis au travail de manière très sérieuse et appliquée.

Avons-nous vu l'émergence de leurs conceptions qui pourraient être un obstacle à leur analyse de la situation? Oui, la première réaction, émotionnelle, d'une partie des élèves est très liée à la peur générée par des films comme "les dents de la mer". Il faut se défendre des monstres, donc, tuons les requins. Nous observons que cet obstacle est dépassé lorsque l'information sur la dangerosité réelle des requins leur parvient.

Fait-elle naître un questionnement? Oui. Lors de la formation des groupes, nous avons observé des débats intenses entre les élèves, preuves de réflexions personnelles poussées.

Arrive-t-elle à créer des ruptures dans la construction de leurs modèles? Il y a des ruptures clairement posées entre les points 1 et 2, et 2 et 3 de la séquence. En effet, comme nous l'avons relevé sur les productions des élèves, leur savoir et compréhension du phénomène évoluent lors du contact avec leurs camarades (entre les points 1 et 2), puis lors des lectures d'articles qui apportent un éclairage nouveau à leur questionnement (entre les points 2 et 3).

Est-elle une situation complexe? Plusieurs réponses sont acceptables au delà du premier "oui" à la question: "faut-il protéger les requins". En effet, les élèves trouvent des raisons scientifiques, en lien avec les chaînes alimentaires et la raréfaction du phytoplancton; des raisons plus émotionnelles, du genre: "tous les êtres vivants ont le droit de vivre"; et des raisons plus holistiques qui tiennent compte de dimensions écologiques, commerciales, existentielles et d'une projection dans le futur. Nous sommes donc dans une situation complexe.

Est-ce qu'elle débouche sur un savoir d'ordre général? Dans un premier temps (1ère partie de la séquence), à la lecture des articles, les élèves découvrent un savoir insoupçonné (pour la plupart) sur la biologie des requins et les raisons qui les poussent à parfois attaquer l'homme. Dans un deuxième temps, avec l'institutionnalisation de l'enseignant, l'élève pourra acquérir un savoir plus spécifique lié aux réseaux trophiques et aux conséquences d'une perturbation dans ces réseaux. Nous faisons suivre cette séquence d'une présentation sur les chaînes alimentaires avec le modèle classique "producteurs, consommateurs, décomposeurs". Nous voulons qu'à la fin de cette séquence l'élève soit capable de situer le requin dans la chaîne alimentaire qui le concerne et qu'à travers ce savoir, il réalise l'importance de cet animal pour l'écosystème marin.

Métacognition? Les élèves sont conscients de ce qu'ils ont fait pour apprendre. Ils réalisent qu'ils peuvent apporter des réponses à leurs questions en cherchant de l'information de façon autonome. Ils pourront le refaire pour des sujets totalement différents.

Selon les critères de De Vecchi, cette séquence nous semble bien être une situation-problème.

Il s'est avéré qu'aux points 1 et 2 de la séquence, certains élèves se sont contentés de réponses dogmatiques à la question de la situation problème, du type "il faut protéger les requins car tous les organismes ont le droit de vivre". Pour relancer la réflexion d'élèves se contentant de telles réponses, nous aurions pu avoir préparé une deuxième question en réserve. Comment aborder le même sujet mais d'une façon détournée pour éviter l'obstacle du dogme.

Observations à propos de l'évaluation

Nous avons choisi, dans un premier temps, une évaluation formative pour nos élèves. A la fin de la séquence de 2x45 min., les élèves devaient rendre un texte d'environ 1 page, répondant aux trois points vu plus haut:
Point 1: formulation d'une hypothèse qui justifie sa réponse.
Point 2: transformation et complexification éventuelle de son hypothèse suite à la discussion avec son camarade.
Point 3: réponse définitive à la question de départ après lecture d'articles et réflexions en groupe.

Nous avons pu observer la difficulté pour les élèves d'échanger des informations, de se résumer des articles entre eux (point déjà décrit sous "passation en classe, observations"). Les élèves ont donc, pour beaucoup d'entre eux, rendu un texte qui ne faisait référence qu'à un seul article et non pas deux ou trois comme nous l'avions imaginé. Les élèves s'étant ainsi sous-documenté ont tendance à se répéter, voir à faire des erreurs dans leur développement sur les raisons de protéger les requins.
Nous pouvons faire la même remarque en ce qui concerne le passage du point 1 au point 2: si les élèves ne discutent pas ensemble du sujet (problème: comment les mettre au travail?), leurs remarques aux points 1 et 2 seront identiques.

Ainsi nous observons qu'ils travaillent souvent mieux seuls qu'en groupe. Le groupe, pour eux, est motivant parce qu'on rigole plus et qu'on y parle de tout sauf du travail en cours. Mais lorsqu'il faut réfléchir, synthétiser et écrire, il est plus facile pour eux de le faire seul.

Analyses à propos de l'évaluation

Nous avons opté pour une évaluation formative sous forme de production écrite individuelle se faisant progressivement au cours de l'avancement de la séquence. Il nous semble que le caractère formatif de cette évaluation correspond bien à la dynamique d'une séquence construite autour d'une situation-problème.

Cependant, nous avons observé après passation en classe de nombreuses incohérences concernant la structure de la production demandée et surtout le choix et l'application de nos critères et indicateurs de correction.

Concernant la structure de l'évaluation, notre choix de faire répéter par 3 fois quasiment la même trame dans la production de l'élève (réponse à la question et hypothèse pour les 2 premières productions puis réponse à la question et explication argumentée) a certainement été peu judicieux. En effet, nombre d'élèves ont perdu énormément de temps (et certainement d'intérêt dans la tâche) à reproduire mot pour mot tout ou partie de l'hypothèse précédente. Nous n'avions pas anticipé cette répétition et n'avons observé ce défaut que tardivement pendant la passation en classe, n'ayant alors plus comme recours qu'une intervention orale concernant l'inutilité de telles répétitions.

Ce sont surtout le choix de nos critères et indicateurs de correction qui nous ont posé quelques soucis lors des corrections. En effet, certains indicateurs nous ont semblé redondants et d'autres trop imprécis dans leur définition. C'est le cas par exemple de "l'apport théorique provenant des articles sélectionnés", si cet indicateur nous semblait à priori évident, il s'est avéré que certains élèves avaient des connaissances préalables importantes sur le sujet et que la lecture des articles ne leur a pas apporté beaucoup d'éléments théoriques nouveaux. Dans ce type de cas, cet indicateur nous voit alors mesurer la culture générale d'un élève plus que le travail effectué! Deux autres critères furent encore bien plus difficilement applicables: le "lien avec l'hypothèse" et "l'argumentation". A nouveau, ces critères nous paraissaient évidents, mais, face aux évaluations des élèves, nous avons mesuré la difficulté à les appliquer de manière univoque.

Pour éviter de tels écueils à l'avenir, nous sommes arrivés à la conclusion qu'il nous faudrait exécuter nous-mêmes les productions demandées aux élèves et ce avant la passation en classe afin de pouvoir juger de l'application des critères et indicateurs retenus, et, partant de les modifier à l'épreuve des faits.

Bilan réflexif sur la cohérence dispositif et évaluation

Au terme de la passation de cette séquence et après analyse, nous constatons:

"Amorce"

Nous avons constaté l'importance de la question figurant sur notre amorce. En effet, par mégarde mais fort heureusement, un d'entre-nous a utilisé une autre question que la question initialement retenue, à savoir "Faut-il protéger les requins" en lieu et place de "Pourquoi protéger les requins?". Cette substitution à mis en évidence le caractère dirigiste de la question initialement choisie. En effet, comme l'a fait remarqué un élève, en demandant "Pourquoi protéger les requins?", nous excluons de fait, du moins dans l'esprit de nos élèves, la possibilité de défendre la position contraire, l'élimination des requins. Cette question est donc extrêmement fermée et annihile une grande partie des démarches exercées dans notre séquence comme le questionnement et le débat. Au contraire, la question "Faut-il protéger les requins?" est neutre et laisse à l'élève la possibilité d'y répondre positivement ou négativement, puis de construire à partir de sa réponse des hypothèses et un argumentaire consistant.

Nous pouvons aussi imaginer pour une passation future, d'amorcer le travail avec la question "faut-il protéger les requins?" puis, lorsque les élèves auront formulé une première hypothèse et vu dans quel sens nous aimerions orienter leur réflexion, leur poser la question "pourquoi protéger les requins?"! Cette deuxième question peut aussi être utilisée si le questionnement des élèves ne se fait pas après à la première question.

"Le poids des mots, le choc des photos"... Nous avons constaté que cette vieille maxime de Paris-Match? est toujours efficace. Le pouvoir évocateur (et accrocheur) du surfeur (ou surfeuse) mutilé est fort. Nous pensons que cela a permis une bonne implication des élèves dans cette situation problème.

Une situation-problème pas assez problématique

Nous entendons par là que nos élèves ont peut-être trop facilement deviné où l'on voulait en venir. Pour la prochaine fois, il faudrait peut-être concevoir une situation-problème moins évidente de manière à susciter un plus grand questionnement et des débats plus importants entre les élèves favorables à la protection des requins et ceux qui y sont défavorables. Notre séquence pourrait ainsi être modifiée dans le choix des articles distribués. Nous avions en effet quantitativement plus d'articles mettant en avant les rôles écologiques fondamentaux des requins que d'articles de presse mentionnant des attaques dramatiques. Sans vouloir trop semer le doute dans l'esprit de nos élèves, nous souhaiterions pouvoir maintenir plus longtemps dans notre séquence les instants dévolus aux débats et aux questionnements.
Idéalement, nous aurions souhaité obtenir des textes finaux (évaluation formative) défendant les deux positions (protection et extermination des requins). Cela nous aurait peut-être permis d'effectuer une institutionnalisation moins classique et plus vivante pour les élèves.

Pour remédier à ce problème nous imaginons de changer le choix des photos. En effet, l' affiche défendant la protection des requins nous semble trop dirigiste. Elle "boucle" le débat. Les élèves comprennent trop vite qu'il y a une nécessité de les protéger, mais ils ne savent pas pourquoi. Nous aimerions les amener à répondre à notre question de départ de manière plus détournée afin, comme dit plus haut, de susciter et de provoquer plus de questions et de réflexions. Nous voudrions que le lien entre les deux photos soit moins évident, moins catégorique. En effet, une des photos prone apparemment le danger des requins pour l'homme (et donc, pourquoi pas, valider son extermination) et l'autre propose sa protection, c'est trop manichéen. La réalité écologique est plus subtile, il peut y avoir des solutions tenant compte de la sécurité des surfeurs, tout en protégeant le cheptel des requins pour l'écosystème marin.

Nous pouvons ainsi choisir une photo illustrant la réduction importante du phytoplancton et des plantes aquatiques (avec une légende explicative) et garder la photo du surfeur mutilé.
Nous pouvons également, comme dit plus haut, plus diaboliser les requins au départ à l'aide de statistiques sur les attaques de requins, à travers notre choix d'articles et en laissant planer le doute sur ce que l'enseignant sait réellement sur les requins et sur leur rôle dans l'écosystème. Laisser le mystère de la question durer plus longtemps suscitera, nous l'espérons, un plus grand questionnement.

Travail de groupe: préparation à améliorer

Les démarches "relever", "communiquer" et "argumenter" n'ont pas été exercées de façon satisfaisante. Les élèves n'étaient soit pas assez motivés, soit pas suffisamment préparés pour exercer ces démarches.
Nous proposons de les exercer au préalable durant l'année, à l'aide d'autres séquences et à travers d'autres approches, afin de préparer les élèves pour ce type de situation-problème.

Structure de la production écrite (l'évaluation) demandée aux élèves

Comme dit précédemment, nous pensons que la production écrite demandée aux élèves était un peu répétitive et a très probablement généré une certaine lassitude chez certains. De trop nombreux élèves ont perdu beaucoup de temps (et certainement d'intérêt) dans le processus de recopie de leur hypothèse entre les points 1 et 2 de la séquence. Il aurait été préférable de faire varier légèrement les consignes de la production écrite afin d'éviter cet écueil. Nous pourrions imaginer par exemple remplacer la rédaction de l'hypothèse du point 1 par une liste de mots-clés résumant ses idées et son avis quant à la question de départ, liste qu'il utiliserait pour défendre son idée lors des débats au sein du groupe lors de la phase 2 de la séquence. Lors de la rédaction du texte argumenté final, nous aurions certainement dû disloquer les groupes formés afin que chaque élève se retrouve seul face à sa feuille et ses idées. En effet, nous avons aussi parfois constaté qu'au sein d'un groupe, certains élèves avaient tous rédigé, à quelques mots près le même texte final. Sans parler de copie, cette forme de coopération très étroite diminue à notre sens la productivité de cette séquence. La tentation de se reposer sur l'élève "dominant" du groupe était peut-être trop grande dans notre dispositif. Cependant, nous avons noté:

Que l'organisation du travail telle que spécifié dans les consignes pour la résolution de cette situation-problème, a amené les élèves à construire leur savoir, tel qu'on a pu le voir dans l'évaluation formative.

Accès aux pages de R. Kopp / F. Lombard

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